對于HIL來說，已經(jīng)被證明是一種有效的解決方案，其系統(tǒng)用高壓電池的模型、仿真的高電壓電流傳感器和溫度傳感器以及仿真的高電壓電池故障，為電池管理系統(tǒng)(BMS)的ECU創(chuàng)建一個(gè)用于質(zhì)量診斷的硬件在環(huán)系統(tǒng)。我們使用HIL系統(tǒng)來測試我們復(fù)雜的實(shí)時(shí)系統(tǒng)。這項(xiàng)技術(shù)能提供一個(gè)平臺，有效地檢查需要動態(tài)模型的測試主機(jī)的控制狀態(tài)。
系統(tǒng)概述
我們使用BMS HIL系統(tǒng)來測試用于電動或混合動力汽車的高壓電池，以評估BMS的控制邏輯和故障診斷功能。我們使用Simulink創(chuàng)建了一個(gè)電池模型，然后利用LabVIEW仿真接口工具包將電池模型應(yīng)用到開發(fā)平臺。我們也使用NI PXI系統(tǒng)，以確保系統(tǒng)高效及可靠的運(yùn)行。
該BMS HIL系統(tǒng)能在各種測試案例中完成質(zhì)量診斷。通過編寫自動測試方案，我們針對電池系統(tǒng)重現(xiàn)了所有可能的測試案例，并使用NI TestStand來組織和管理各個(gè)案例方案。
我們使用LabVIEW實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速部署，使用NI PXI快速產(chǎn)生和采集信號，精確重現(xiàn)電池組電壓的變化，包括BMS中的電流和溫度變化。
另外，通過使用NI TestStand，我們利用BMS性能評估測試實(shí)例來實(shí)現(xiàn)簡化的自動測試方案。
使用NI產(chǎn)品的優(yōu)勢
我們選擇NI軟硬件開發(fā)平臺來縮短系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間、保證系統(tǒng)可靠性、精簡自動化測試方案的實(shí)施，簡化系統(tǒng)維護(hù)和維修過程。同時(shí)，NI產(chǎn)品也跟Simulink兼容。
系統(tǒng)硬件配置
BMS HIL系統(tǒng)硬件包括安裝LabVIEW并控制整個(gè)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)、采集和提供信號輸出的實(shí)時(shí)NI PXI硬件平臺、模仿電池組的電池組電壓生成器和一組信號調(diào)理單元。另外，系統(tǒng)還包括模擬各種測試錯誤的故障注入模塊、為BMS ECU供電的電源和連接HIL仿真系統(tǒng)和ECU的接口箱等。
圖1：BMS HIL硬件在環(huán)系統(tǒng)硬件配置
系統(tǒng)軟件配置
圖2：BMS系統(tǒng)信號流程圖
圖3：BMS HIL仿真系統(tǒng)軟件配置圖
當(dāng)主計(jì)算機(jī)接收到用戶發(fā)出的控制指令請求時(shí)，PXI實(shí)時(shí)控制器指定實(shí)時(shí)信號采集或輸出的規(guī)則。借助現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)實(shí)時(shí)完成指定的任務(wù)。
圖4 BMS HIL系統(tǒng)用戶界面配置
圖5 應(yīng)用LabVIEW仿真接口工具包的電池模型
電池槽電壓、電池溫度和從電池模型中產(chǎn)生的電池組電流，均可利用FPGA來仿真實(shí)現(xiàn)。因?yàn)镕PGA能夠提供高速的性能，我們能提高從每個(gè)電池組生成的電流的反應(yīng)速度。
圖6 使用FPGA生成源自電池模型的電池槽電壓輸出
